风光预测后微电网的优化运行

采用自回归滑动平均模型进行风电预测,采用多元线性回归预测算法进行光伏预测,采用分段线性化法处理微型燃气轮机燃料费用与发电功率的关系,建立考虑充放电效率与状态的蓄电池模型。以微电网内燃料费用最低和从外部电网购电费用最低为优化目标,调用蓄电池储放能,优化微电网的运行控制策略。使用CPLEX软件求解优化函数并给出优化运行结果,结果表明所提的运行优化策略发挥了蓄电池逢电价低储能、逢电价高放能的作用,比传统的仅考虑燃料费用的控制策略节省了运行费用。     

换电模式下电动汽车电池充电负荷建模与有序充电研究

为了建立换电模式下电动汽车电池充电负荷及优化模型,对2种电动汽车换电模式即充换电模式和集中充电统一配送模式的结构、运营流程进行了分析。在满足用户换电需求的约束下,基于分时电价机制,提出考虑2种换电方式的以总充电费用最小为目标的第1阶段优化模型。第2阶段优化以第1阶段求取的最小充电费用为总充电费用的上限,以日负荷曲线波动最小为目标。以中国2020年充电负荷为例进行计算,对不同类型电动汽车采用不同的换电方式,并将换电模式与充电模式的充电负荷进行比较。计算结果表明,换电模式下无序充电情景峰荷较充电模式时增加较小,有序充电情景电网峰荷将不会增加,所提出的换电模式下有序充电模型能够有效减少充电费用及日负荷曲线波动。     

考虑电动汽车换电站不同充电模式的微网能量优化

将换电站作为可控负荷,根据分时电价差异引导其避峰填谷,减小微网系统峰谷差,提高运行效率。以微网最小运行成本为优化目标,通过改进遗传算法优化各微源出力以及换电站充电功率,对比分析了换电站不同充电模式对微网能量优化的影响。结果表明:换电站作为可调度负荷参与系统调节有利于微网对可再生能源的消纳,节省安装储能装置的成本,BSS串联运行方式下调度灵活,效益更好。     

基于改进遗传算法的蓄电池容量配置及充放电策略研究

蓄电池作为储能装置,是确保微网稳定经济运行的重要组成部分,为了研究它对微网经济效益的影响,建立了基于微网经济性最优的蓄电池容量配置模型。针对某企业内热电联产型微网系统,构建了孤网和并网下以综合运行成本最低为目标函数的微网经济优化调度模型,在孤网下提出了一种定量分析方法配置蓄电池所需最小容量,通过模型求解确定实现微网总成本最低所需配置的蓄电池容量。在实时电价背景下,采用改进遗传算法优化各时刻蓄电池出力及向外网的购售电量,制定了蓄电池最优充放电策略,仿真结果验证了所提模型、策略的有效性和算法的适用性。     

基于不同购电模式相结合的电动汽车充换电站运营模式研究

电动汽车达到一定规模后可能带来大量充电负荷,为使收益最大,提出充换电站应采用充电与换电相结合的工作方式,充電模式采用直接从电厂购电,而换电模式通过电网购电。以充换电站的运营收益最大为目标,结合了合同电价与市场电价之间的联动模型对该工作模式下的充换电站运营进行了经济效益分析,确定了最佳充换电比例。最后针对某地区充换电站运营进行了算例分析,证明了此方法的可行性。     

计及用户电价响应的微网和配电网联合调度运行模型

针对现阶段微网清洁能源接入率低、供能经济性差等问题,在考虑配电网高环境处理费用的前提下,构建计及用户主动电价响应,以用户综合购电成本和环境处理费用最低为优化目标的微网和配电网联合调度模型。利用基于信息熵理论建立的多目标评价体系对由非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求得的非劣解进行综合评价,以获得最佳的运行方案。算例以南方沿海某智能小区电网为参考系统,设置了3种场景分析蓄电池、配电网接入对优化目标的影响,并将仿真结果与专家评价模式下的优化方案进行对比,结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

电动汽车光伏充电站的多目标优化调度方法

电动汽车光伏充电站是实现电动汽车对可再生能源就地消纳利用的典型集成方式,本文针对光伏充电站运行中的优化调度问题展开研究。介绍了光伏充电站的典型结构、组成单元功能及基本运行策略。综合分析电动汽车充电、光伏发电及储能系统等多方面的运行特性,提出考虑购电费用和蓄电池循环电量的多目标优化调度数学模型;构造含电动汽车充电时间、蓄电池充放电功率及电池荷电状态(SOC)范围、配电网供电功率、系统功率平衡的约束条件;在此基础上,通过非支配排序遗传算法(NSGA)-II算法对多目标优化模型进行求解。结合具体算例,在不同日照和蓄电池初始SOC条件下,获得多组Pareto最优解集;从中选取典型调度方案,分析各组件功率调节的合理性;最后,通过与即时充电方案的比较,优化结果在购电费用和蓄电池循环电量上表现出明显的优势。本文所提的优化调度方法,将为示范城市充电基础设施的运行提供理论依据和技术支撑。     

基于深度强化学习的微网储能系统控制策略研究

微网作为新兴的能源管理形式,近年来发展迅速,为保障微网系统能安全、稳定、经济的运行,为其提供合理的能量调度策略是关键。微网根据运行模式的不同,可分为并网微网和孤岛微网两大类。该文以并网微网为研究对象,应用Simulink仿真技术,按照恒功率控制(PQ控制)原理,搭建了一个包含外部电源、光伏发电、储能,以及负荷的微网系统。然后以此仿真系统为基础,结合深度强化学习中的双重深度Q学习算法,以最小化微网24h从外电网取电费用为目标,在满足微网系统电压偏差、功率平衡以及储能的荷电状态等约束下,以储能的实时充放电功率为控制变量,训练得到储能控制的优化策略。并通过实验验证与传统方法进行对比,分别从定性角度分析了储能充放电策略的合理性,和从定量角度展示了该文所提方法在优化购电费用上的有效性。     

基于运行模式与运行指标综合评价的直流微电网优化配置

以低压直流微电网为对象,研究了其容量优化配置方法。针对直流微电网需要采用并网变换器与电网连接的特点,考虑并网变换器容量限制和上网电价等因素,以系统投资费用、运行和维护费用最低为运行目标,同时设置蓄电池荷电状态、负载失电率、系统能量过剩率以及可再生能源利用率等约束条件,利用粒子群优化算法对系统的最优配置进行求解。在分析直流微电网运行方案的基础上,提出基于系统离网运行、并网运行及离并网切换运行3种情形的优化配置方法。考察不同负载失电率和可再生能源利用率下的系统等年投资与维护费用变化趋势,同时利用优化配置结果对系统运行模式进行验证。最后对不同运行模式与不同运行指标下的优化配置结果进行对比和分析。     

考虑共享模式的市场机制下售电公司储能优化配置及投资效益分析

以售电公司购电成本最小为目标,提出了一种市场机制下基于全寿命周期理论的售电公司储能优化配置及投资效益分析方法。综合考虑了中长期合约市场、日前集中竞价市场、实时市场、可中断负荷以及储能设备等因素建立售电公司多时间尺度购电模型;建立储能的全寿命周期成本模型,采用一种追踪用户负荷波动和电价波动的充放电策略;运用等效循环寿命法计算储能运行寿命,以此为基础得出其投资回收周期,评估投资效果,得出市场机制下售电公司储能的容量配置方法与投资策略;运用共享经济理念提出多个售电公司共享储能的优化配置模型,并基于售电公司贡献度进行利益分配。算例分析首先对比了4种蓄电池的配置结果,验证了售电侧储能配置的可行性;分析了日前市场购电比例和电价波动幅度对储能配置的影响;最后对比了售电公司单独配置储能及多个售电公司共享储能的经济性。     

考虑电动汽车换电站与电网互动的机组组合问题研究

大规模电动汽车换电站接入电网后,其充放电行为将给系统优化运行带来新的挑战。将电动汽车换电站引入传统机组组合问题中,提出考虑换电站与电网互动的机组组合(unit commitment,UC)新模型。在深入研究电动汽车电池更换物理过程的基础上,以常规机组的发电成本、启动成本和考虑换电站充放电净负荷的方差为目标函数,考虑了换电站的充放电效率、电量平衡和满足日换电需求的最小储能等约束,形成机组组合问题优化新模型。通过换电站充、放电过程优化,降低机组出力的调整频率,提高电网安全运行的经济性。最后,在10机电力系统模型上进行算例仿真分析,验证所提模型的有效性和正确性。     

微电网中储能电池的经济运行分析

针对微电网中储能设备的经济运行问题,建立了储能电池的运行成本模型。该模型不仅考虑了储能电池的折旧费用、分时电价的影响、与主网交互电能的费用,还考虑了其在运行过程的实际特性。以河北某110kW微电网工程为研究案例,选取当地风、光、负荷的典型日功率曲线,并按照提出的三种不同微电网运行策略,分析储能电池的运行成本大小。经过分析得出:在当地的自然条件下,采用并网功率定值控制策略,储能电池的运行最经济。     

考虑库存电池的光储换电站优化充电策略

库存电池数量对电动汽车换电站的运行有重要的影响,但已有针对换电模式的研究忽略了这一因素,导致优化结果的可行性难以得到保证。为此,提出了将库存电池纳入光储换电站模型的优化充电策略,对库存电池数量进行规划并研究基于库存电池的优化运行问题。首先,建立光储换电站的数学模型;然后,将库存电池按照调度周期初始状态分为库存耗尽电池(DB)、满容量电池(FB),结合二者与换电行为之间的时间耦合性,提出基于库存电池充换电约束的充电模型;最后,在总成本中计入充电成本和库存电池购置成本,建立优化充电策略的混合整数线性规划模型。算例结果表明：库存DB数量的递增会减少充电策略对换电时间的依赖性并降低所需库存FB数量的最小值,但追求充电成本最小化会导致库存电池的成本过高;基于模型所得最优库存电池数量在充分利用分时电价的基础上控制了电池数量,同时实现了储能的最大化利用。     

充换电站模式下电动汽车参与物流配送的电能补给方式规划

摘 要：考虑充换电站（battery charging and swapping station, BCSS）同时提供充、换电2种电能补给方式的运营模式,相比仅在充电站或换电站模式下,电动汽车（electric vehicle, EV）参与物流配送的电能补给方式规划可能获得更低的物流配送成本。在满足EV配送途中的行驶约束和回到配送中心的慢速充放电约束的前提下,以EV配送路径、充换电模式选择以及慢速充放电策略为决策变量,以EV参与物流配送的快速充电成本、换电成本、车辆损耗成本和慢速充放电成本之和最小为优化目标,构建了确定EV在BCSS模式下的电能补给方式的最优规划模型。最后,以33节点的物流配送系统为例进行数值仿真,分析了电动汽车在配送途中的电能补给方式对运输成本和慢速充放电成本的影响,以及电动汽车回到配送中心的慢速充放电策略对物流配送总成本的影响。     

含电动汽车的交直流混合微网优化调度

为减少电动汽车充电对电网的影响和提高新能源的消纳率,将电动汽车纳入交直流混合微网,根据电动汽车时空特性,建立其无序充电模型。基于分时电价机制,建立了电动私家车不同响应度和电动出租车充电站不同响应模式下的有序充电模型,结合充电方式和交直流混合微网结构特性建立了以日前发电成本最小为目标的微网优化运行模型,通过算例对比了电动汽车无序充电和有序充电对微网调度经济性的影响,证明了有序充电的经济性。算例比较了直流侧同一分时电价响应模式下不同响应度情况对调度目标的影响,以及同一响应度下不同响应模式的结果。通过结果对比,验证了所提出模型的经济性和有效性。     

电池梯次利用储能装置在电动汽车充换电站中的应用

针对电动汽车充换电站中动力电池的梯次利用问题,设计了电池梯次利用储能站,将充换电站中即将报废的电池用于储能放电,以降低电动汽车动力电池的使用成本。介绍了电池梯次利用储能站结构、电能控制系统以及储能控制策略,可以实现电动汽车充换电站动力电池的梯次利用、对电网负荷进行峰谷调节并作为充换电站的应急和后备电源。     

电力现货市场环境下电动汽车充换电站的优化调控策略

在构建新型电力系统的战略目标下,电力现货市场不断对电动汽车充换电站等需求侧资源提出新的需求与要求。基于南方电力现货市场系列试点规则,考虑现货电能量、调频辅助服务、多阶段需求响应等交易品种,建立了电动汽车充换电站的调控模型,设计了日前-日内-实时多阶段优化调控策略。日前阶段针对换电需求、调频调用电量和各交易品种价格的不确定性构建鲁棒优化问题,并采用二阶锥规划算法进行求解;日内阶段构建基于模型预测控制的滚动优化环节,实现对需求响应日内邀约的有效响应,同时改善日前调控计划的保守性;实时阶段以调控成本最低为目标,考虑需求响应实时邀约和电价波动,求解电池功率分配策略。仿真算例表明,所提策略可充分发挥充换电站的调节潜力,提升其经济效益。     

考虑蓄电池健康的微电网群模型预测控制能量管理策略

为提高新能源消纳能力,减少微电网群运行成本,设计考虑蓄电池健康的微电网群模型预测控制(MPC)能量管理策略。通过模拟蓄电池2种充电模式,将微电网群数学模型和约束方程表述为混合整数线性规划(MILP)优化问题,并与MPC框架相结合,在满足约束条件的基础上对优化问题进行在线求解。考虑到微电网能量管理以日前调度为主,提出变时域MPC寻优策略,进一步减小额外的寻优计算量。基于硬件在环实验平台对所提策略进行验证,结果表明,该策略可最大限度利用新能源,减少微电网群购电成本,实时性好,恒压充电模式可有效保护蓄电池健康。     

基于双蓄电池组的微电网两阶段调度优化模型及控制策略

针对微电网应用中储能寿命损耗成本过高的瓶颈问题,提出了基[JP2]于双蓄电池组的日前日内两阶段协调调度模型与控制策略。在日前阶段,综合考虑日前预测数据、储能装置寿命及市场电价,建立了以微电网运行总成本最低为目标的经济调度模型,并利用随机权重粒子群优化算法求解该模型。在日内阶段,为应对间歇性分布式电源预测误差引起的联络线功率波动,构建了基于双蓄电池组拓扑结构的储能系统,根据蓄电池特性设计了实时控制策略,即两组蓄电池分别作为放电组、充电组,交替补偿联络线功率的正、负偏差,当任一组蓄电池达到其荷电状态的上、下限,则同时交换两组蓄电池的充、放电状态。最后,以某园区的示范微电网作为分析对象,通过实际算例验证了日前优化模型及算法的有效性,并证明了基于双蓄电池组的日内实时控制策略能有效延长蓄电池循环寿命,提高系统的经济性。     

计及柔性负荷和换电站的综合能源系统优化调度

在“碳达峰，碳中和”背景下，未来能源发展将由单一的能源系统向综合能源系统转变。随着电动汽车车网互动技术的发展与应用，柔性负荷占比的显著提升，综合能源系统中的可调度资源将愈加丰富。在此背景下，本文将含电动汽车换电站和多类型柔性负荷的综合能源系统作为研究对象。首先，建立包含风电、储能、热电联产机组、燃气锅炉等设备的综合能源系统模型。其次，在计及电、热、气柔性负荷响应的基础上，将电动汽车换电站的充放电特性考虑到综合能源系统的优化调度中，以系统运行成本最小为目标，构建综合考虑多类型柔性负荷响应和换电站有序调度的综合能源系统优化模型。最后采用Yalmip进行建模并调用Cplex求解器对模型求解。算例结果表明，调度周期内系统运行成本降低了13.04%，风电消纳率提高8.65%，负荷峰谷差降低24.58%，验证了所提模型在降低系统运行成本、削峰填谷以及消纳风电等方面的有效性。